[논문]RFID를 이용한 방사성물질 통합관리시스템 개발

최성수; 이경호; 한병섭; 문철웅; 김병태; 임관석

문제 정의

본 연구로 유비쿼터스 컴퓨팅 구현의 핵심 수단으로 부상하고 있는 RFID（라디오주파수식별）를 이용해 방사성물질을 안전하고 효율적으로 통합관리할 수 있는 시스템을 개발하였다.
본 연구에서는 방사성폐기물 드럼에 RFID 카드를 부착하여 방사성폐기물 운반 시 안전하고 항상 감시를• 수행하기 위한 목적으로 전자파 흡수체의 금속면 부착용 RFID를 개발하였다. 원자력발 전소에서 발생되는 방사성폐기물 드럼, 그와 유사한 방사성물질은 상시감시, 운반감시, 관리구역 내의 감시와 같은 다양한 감시 활동을 수행하여야 하므로 이러한 감시활동에 적합한 RFID를 이용한 방사성물질의 효율적 통합관리 시스템 구현방안을 제시하였다.
현장 적용을 위해 각 단계별에서 공통적으로 필요로 하는 모듈을 개발하여 모든 단계별 .적용이 가능하도록 구현하였다.

제안 방법

따라서 석고, 파이버 등의 재료를 사용하여 내열 성을 가진 충진재를 개발하였고, 내열 충진재 내부에 RFID를 삽입한 후, 200℃이상에서 30분 동안 가열하면서 RFID의 인식 여부를 시험하여 정상적으로 작동됨을 확인하였다. 개발된 내열 충진 재는 다습한 가혹 조건을 고려하여 내수성도 가지도록 설계（그림 1 참조）하였다.
시스템은 첫째, RFID 카드를 금속면에 부착하기 위해서 900MHz 대역에서의 전자파 산란을 최소 화하는 전자파흡수체를 개발하였다. 개발된 전자파흡수체는 주요 성분이 페라이트며, 고무 성분을 첨가하여 가공이 용이하고, -30℃~90℃에서도 사용이 가능하며, 900MHz대역에서의 반사손실 （Reflection loss）이 -20dB이하를 충족시킬 수 있도록 개발하였다. 또한 방사성폐기물 드럼에 부착 의 편의성을 위하여 금속면 부착용 RFID 플라스틱 패키지를 개발하였다.
둘째, 휴대용 RFID Reader의 성능 개선을 위해 RFID Reading 결과를 PC에 전송하는 프로그램을 개발하였다. 이는 휴대용 Reader로부터 읽은 정보를 쉽게 중앙관리 DB에 전송하여 그 결과를 확인할 수 있도록 개발하여 사용자 편의성을 크게 향상하였다.
또한 방사성물질이 차량으로 운송되는 경우도 이를 감시 및 관리가 가능한 시스템으로 구현하였다. 방사성 물질 이 운송되는 경우에는 이 동위치 및 방사성물질 정보를 무선 통신 수단을 이용하여 실시간으로 확인할 수 있는 시스템을 구축（그림 2.
개발된 전자파흡수체는 주요 성분이 페라이트며, 고무 성분을 첨가하여 가공이 용이하고, -30℃~90℃에서도 사용이 가능하며, 900MHz대역에서의 반사손실 （Reflection loss）이 -20dB이하를 충족시킬 수 있도록 개발하였다. 또한 방사성폐기물 드럼에 부착 의 편의성을 위하여 금속면 부착용 RFID 플라스틱 패키지를 개발하였다. 플라스틱 패키지 재료는 인식 거리가 테프론 및 PVC에 비해 짧지만 강도가 우수하여 기계적 가공이 용이하며, 내열성 및 내약품성이 좋은 아크릴을 사용하였고, 전자파흡수체 및 RFID 카드의 취부가 용이하고 RFID 인 식거리 향상에 최적조건인 5mm의 이격거리를 유지할 수 있게 내부구조를 설계하였다.
상기 실험을 바탕으로 금속면 부착용 RFID에 플라스틱 패키지를 적용하여 인식거리 시험（표 1 참조）을 수행하였다. 금속면 부착 RFID 카드는 원래 방사성물질에 부착되므로 인식거리 및 내방 사선으로 인한 성능 저하가 일정기간 동안 발생하지 않아야 한다.
셋째, 방사성물질의 현장 확인, 반출 확인, 운송 확인, 인수 확인 및 상시 검사에 수행되는 일련 의 절차를 만족하는 방사성물질 통합관리시스템을 개발하였다. 현장 적용을 위해 각 단계별에서 공통적으로 필요로 하는 모듈을 개발하여 모든 단계별 .
시스템은 첫째, RFID 카드를 금속면에 부착하기 위해서 900MHz 대역에서의 전자파 산란을 최소 화하는 전자파흡수체를 개발하였다. 개발된 전자파흡수체는 주요 성분이 페라이트며, 고무 성분을 첨가하여 가공이 용이하고, -30℃~90℃에서도 사용이 가능하며, 900MHz대역에서의 반사손실 （Reflection loss）이 -20dB이하를 충족시킬 수 있도록 개발하였다.
본 연구에서는 방사성폐기물 드럼에 RFID 카드를 부착하여 방사성폐기물 운반 시 안전하고 항상 감시를• 수행하기 위한 목적으로 전자파 흡수체의 금속면 부착용 RFID를 개발하였다. 원자력발 전소에서 발생되는 방사성폐기물 드럼, 그와 유사한 방사성물질은 상시감시, 운반감시, 관리구역 내의 감시와 같은 다양한 감시 활동을 수행하여야 하므로 이러한 감시활동에 적합한 RFID를 이용한 방사성물질의 효율적 통합관리 시스템 구현방안을 제시하였다.
즉, GPS와 CDMA를 이용하여 RFID 위치 정보를 전송하고 그 결과를 Server, Client 화면 지도 위에 표시하도록 구현하였다. 본 시스템은 테이터 흐름 및 위치 표시를 위해서 Server/Client/지도 표시와 같은 3개의 프로그램이 연동된다.
또한 방사성폐기물 드럼에 부착 의 편의성을 위하여 금속면 부착용 RFID 플라스틱 패키지를 개발하였다. 플라스틱 패키지 재료는 인식 거리가 테프론 및 PVC에 비해 짧지만 강도가 우수하여 기계적 가공이 용이하며, 내열성 및 내약품성이 좋은 아크릴을 사용하였고, 전자파흡수체 및 RFID 카드의 취부가 용이하고 RFID 인 식거리 향상에 최적조건인 5mm의 이격거리를 유지할 수 있게 내부구조를 설계하였다. 뿐만 아니라 RFID의 금속면 부착의 편의성을 고려하여 방사성폐기물 드럼에 용이하게 용접할 수 있게 플라스 틱 패키지 하부에 스테인리스 브라켓을 장착하였다.
셋째, 방사성물질의 현장 확인, 반출 확인, 운송 확인, 인수 확인 및 상시 검사에 수행되는 일련 의 절차를 만족하는 방사성물질 통합관리시스템을 개발하였다. 현장 적용을 위해 각 단계별에서 공통적으로 필요로 하는 모듈을 개발하여 모든 단계별 .적용이 가능하도록 구현하였다.

성능/효과

금속면 부착 RFID 카드는 원래 방사성물질에 부착되므로 인식거리 및 내방 사선으로 인한 성능 저하가 일정기간 동안 발생하지 않아야 한다. 내방사선 대한 내구성을 확인하기 위해서 한국원자력연구소에서 내방사선 시험을 수행한 결과 100mSv/h 기준시, 150년 이상의 내구수명이 있는 것으로 확인하였다.
통상 RFID 카드의 작동온도는 0P ~50P이며, 연간 일교차가 심한 우리나라의 조건을 감안하고, 방사성물질 사용 조건의 고온 다습한 환경을 고려하여 RFID 카드의 성능에 영향을 주는 고온을 차폐할 수 있는 물질로 보호할 필요가 있다. 따라서 석고, 파이버 등의 재료를 사용하여 내열 성을 가진 충진재를 개발하였고, 내열 충진재 내부에 RFID를 삽입한 후, 200℃이상에서 30분 동안 가열하면서 RFID의 인식 여부를 시험하여 정상적으로 작동됨을 확인하였다. 개발된 내열 충진 재는 다습한 가혹 조건을 고려하여 내수성도 가지도록 설계（그림 1 참조）하였다.
특히 방사선 구역에 RFID 카드를 이용하면 방사선량, 작업시간, 작업자, 구역 출입제한 등 모든 이력관리를 쉽게할 수 있으므로 필수적으로 사용이 확대될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 GPS, CDMA를 이용하여 실시간으로 방사성물질의 위치확인을 할 수 있고 이송중 분실 우려가 있는 방사성물질에 대한 관리가 효율적으로 이루어진다. 특히 중,저준위 방사성폐기물 '저장 부지로 이송되는 방사성물질의 운송, 감시와 관련하여는 원격지에서 실시간 감시를 수행할 수 있어 안전성 확보 및.

후속연구

참조）하였다. 금속면 부착용 RFID 카드를 이용하면 방사성동위원소 및 방사성폐기물 등에 대해 실시간 위치 확인 및 이력 관리를 효율적으로 할 수 있고 시간적, 경제적인 효과도 극대화할 수 있을 것으로 예상된다. 특히 방사선 구역에 RFID 카드를 이용하면 방사선량, 작업시간, 작업자, 구역 출입제한 등 모든 이력관리를 쉽게할 수 있으므로 필수적으로 사용이 확대될 수 있을 것으로 기대된다.
특히 중,저준위 방사성폐기물 '저장 부지로 이송되는 방사성물질의 운송, 감시와 관련하여는 원격지에서 실시간 감시를 수행할 수 있어 안전성 확보 및. 대국민적 신뢰도를 확고히 하는 차원에서 적극적으로 사용될 것으로 기대된다.
금속면 부착용 RFID 카드를 이용하면 방사성동위원소 및 방사성폐기물 등에 대해 실시간 위치 확인 및 이력 관리를 효율적으로 할 수 있고 시간적, 경제적인 효과도 극대화할 수 있을 것으로 예상된다. 특히 방사선 구역에 RFID 카드를 이용하면 방사선량, 작업시간, 작업자, 구역 출입제한 등 모든 이력관리를 쉽게할 수 있으므로 필수적으로 사용이 확대될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 GPS, CDMA를 이용하여 실시간으로 방사성물질의 위치확인을 할 수 있고 이송중 분실 우려가 있는 방사성물질에 대한 관리가 효율적으로 이루어진다.

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